KR101701117B1 - 휴대용 전자광학 추적 시스템 - Google Patents

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KR101701117B1 KR1020150034925A KR20150034925A KR101701117B1 KR 101701117 B1 KR101701117 B1 KR 101701117B1 KR 1020150034925 A KR1020150034925 A KR 1020150034925A KR 20150034925 A KR20150034925 A KR 20150034925A KR 101701117 B1 KR101701117 B1 KR 101701117B1
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박두진
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Abstract

본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 카본 그라파이트(carbon graphite)로 구성되어, 하부 말단부위가 앙카볼트로 지면에 고정된 삼각대; 삼각대 상단 중앙 홈에 설치되어 회전하는 추적 마운트; 추적 마운트 상에 설치되어 비행체의 영상을 추적하며 촬영하는 망원렌즈 & 카메라; 추적 마운트와 연결되어 망원렌즈 & 카메라를 제어하고, 망원렌즈 & 카메라(300)가 촬영한 영상신호를 수신하는 제어장치; 제어장치가 수신한 영상신호를 저장용 영상신호와 디스플레이용 영상신호로 변환하는 변환부; 저장용 영상신호를 저장하는 영상 저장부; 디스플레이용 영상신호를 디스플레이하는 디스플레이부; 각종 프로그램을 제공하여 원격으로 제어장치를 제어하는 원격 제어부; 및 추적 마운트에 연결되어 전원을 공급하는 전원부;를 포함하여, 경량의 견고한 카본 그라파이트 소재 삼각대를 사용함으로써 설치장소 및 지면경사도에 대한 제한 없으며, 큰 용량의 전원을 요구하지 않아 설치 및 이동이 용이한 효과가 있다.

Description

휴대용 전자광학 추적 시스템{PORTABLE ELECTRO OPTICAL TRACKING SYSTEM}
본 발명은 휴대용 전자광학 추적 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경량의 카본 그라파이트(carbon graphite)소재를 사용한 삼각대 상단에 비행물체 방향으로 고각 및 방위각 축으로 이동하기 위해서 초정밀 마운트와 그 위에 HD급 비디오카메라, 고성능 적외선카메라와 장 초점거리 렌즈를 탑재하여, 비디오 추적장치를 사용하여 실시간으로 전송되는 영상 프레임 전, 후를 비교하고 신호처리 기법을 적용하여 실시간 목표물을 추적하되, 소형이고 경량이지만 구동력이 큰 정밀 추적 마운트를 삼각대 중심에 설치하여 하중을 최소화하고, 외부진동 및 삼각대가 무게중심을 잃지 않고 견고히 무게하중을 지탱하여 힘을 분산시키기 위해 진동방지 고탄성 특수 고무밴드를 삼각대와 지면 사이에 부착한 휴대용 전자광학 추적 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 휴대용 전자광학 추적 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 추적마운트에 탑재된 카메라 렌즈의 무게를 최소화 하기위해서 반사굴절(카사그레인 방식) 렌즈의 경통을 경량 알루미늄 합금소재를 사용하여, 태양열로부터 경통 변형 및 내부 반사경 변형을 줄이기 위해서 내부에 열을 냉각시키기 위한 전자 팰티에 효과의 전자냉각장치가 경통외부에 설치된 휴대용 전자광학 추적 시스템에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 휴대용 전자광학 추적 시스템은 탄도 비행궤적, 유도미사일 비행추적 및 발사초기 우주발사체의 비행추적을 위해서 설치장소에 대한 제한 없이 간편히 설치 할 수 있으며, 외부 침입자 감시를 위해서 전방초소 및 경계지역에도 활용할 수 있다.
종래 추적장치는 우주발사체 및 유도미사일의 발사 초기순간 비행영상 획득 및 추적을 위해서 이동형 트레일러 상단에 추적 마운트를 설치하고 광학카메라(적외선 카메라, CCD 비디오 카메라 및 고속 디지털 카메라) 및 고성능 줌 렌즈를 탑재하여 사용하였다.
상술한 우주발사체 및 유도미사일의 자동추적은 적외선카메라 또는 CCD 비디오카메라에 나타나는 목표물의 화염영상에 대해서 비디오 추적장치(Video tracker)와 연동하여 실시간으로 영상 프레임 전, 후 상태를 비교한 후, 목표물 이동범위에 따른 위치정보(고각 및 방위각)를 추적 마운트의 구동장치로 전송하고 목표물 방향으로 지향하여 이를 추적하였다.
또한, 통제센터로부터 발사체 및 유도미사일의 Slaving 데이터를 실시간 수신하고 이를 추적 마운트 구동장치로 전송하여 목표물을 추적할 때, 마운트 구동제어, 렌즈 및 카메라제어는 광 링크를 통해 원격제어장치(원격제어 콘솔)에서 운용자가 작동시키고, 추적영상 및 추적데이터는 광 링크를 통해 원격제어장치 및 콘솔내부에 설치된 모니터로 실시간 전시하고 비디오 기록장치에 영상을 저장하며, 획득된 TSPI(Time Space Position Information) 데이터 및 추적영상 데이터를 통제센터로 실시간 전송한다.
상술한 종래의 트레일러 이동형 전자 광학추적장치는 차량에 설치된 견인장치를 이용하여 트레일러를 연결하고 충분한 설치공간과 경사도가 낮은 장소까지 이동하여야 하는데, 트레일러에 탑재된 추적마운트는 매우 무거우며 여기에 설치된 장 초점거리 줌 렌즈 및 각종 카메라를 구동시키기 위해서는 외부로부터 충분한 전원공급이 필요하고, 무엇보다 설치장소 까지 이동하기 위해서는 이동도로가 확보되어야 한다는 문제점이 있다.
또한, 추적 마운트에 설치된 광학렌즈는 줌 렌즈 형태로써 다량의 유리렌즈가 포함되어 중량이 크며, 렌즈경통은 일반 스텐레스강 소재를 사용하였으므로 중량이 매우 커 이동이 번거롭다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0319280호(2001. 12 17)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 휴대용 전자광학 추적 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경량의 카본 그라파이트(carbon graphite)소재를 사용한 삼각대 상단에 비행물체 방향으로 고각 및 방위각 축으로 이동하기 위해서 초정밀 마운트와 그 위에 HD급 비디오카메라, 고성능 적외선카메라와 장 초점거리 렌즈를 탑재하여, 비디오 추적장치를 사용하여 실시간으로 전송되는 영상 프레임 전, 후를 비교하고 신호처리 기법을 적용하여 실시간 목표물을 추적하되, 소형이고 경량이지만 구동력이 큰 정밀 추적 마운트를 삼각대 중심에 설치하여 하중을 최소화하고, 외부진동 및 삼각대가 무게중심을 잃지 않고 견고히 무게하중을 지탱하여 힘을 분산시키기 위해 진동방지 고탄성 특수 고무밴드를 삼각대와 지면 사이에 부착한 휴대용 전자광학 추적 시스템의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 카본 그라파이트(carbon graphite)로 구성되어, 하부 말단부위가 앙카볼트로 지면에 고정된 삼각대; 상기 삼각대 상단 중앙 홈에 설치되어 회전하는 추적 마운트; 상기 추적 마운트 상에 설치되어 비행체의 영상을 추적하며 촬영하는 망원렌즈 & 카메라; 상기 추적 마운트와 연결되어 상기 망원렌즈 & 카메라를 제어하고, 상기 망원렌즈 & 카메라(300)가 촬영한 영상신호를 수신하는 제어장치; 상기 제어장치가 수신한 영상신호를 저장용 영상신호와 디스플레이용 영상신호로 변환하는 변환부; 상기 저장용 영상신호를 저장하는 영상 저장부; 상기 디스플레이용 영상신호를 디스플레이하는 디스플레이부; 각종 프로그램을 제공하여 원격으로 상기 제어장치를 제어하는 원격 제어부; 및 상기 추적 마운트에 연결되어 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 경량의 견고한 카본 그라파이트 소재 삼각대를 사용함으로써 설치장소 및 지면경사도에 대한 제한 없으며, 큰 용량의 전원을 요구하지 않아 설치 및 이동이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 간단한 전원 및 통신설비 (유, 무선 통신장치)를 설치장소 근처에 공급하면 릴 형태의 전원 케이블과 통신 케이블을 본 장치에 연결하여 간편히 사용할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템는 무선통신을 이용할 경우, 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 사용하여 영상 및 추적 데이터를 통제센터로 간편하게 전송 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 신호 흐름도,
도 3은 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 통해 통제센터로 데이터를 전송하는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템을 도시한 도면, 및
도 4는 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 통해 통제센터로 데이터를 전송하는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템 신호 흐름도 이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 신호 흐름도이다.
본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 삼각대(100), 추적 마운트(200), 망원렌즈&카메라(300), 제어장치(400), 변환부(500), 영상 저장부(600), 디스플레이부(700), 원격제어부(800), 전원부(900), 및 GPS안테나(A)를 포함한다.
상기 삼각대(100)는 경량의 카본 그라파이트(carbon graphite) 구성되며, 상단에 상기 추적 마운트(200)가 설치된다.
한편, 상기 삼각대(100)는 말단부위가 지면의 세곳에 앙카볼트(anchor_bolt:110) 고정설치되는데, 이때 상기 말단부위와 지면사이에 진동방지를 위한 고무패드(120)가 개재되는 것이 바람직하다.
참고로, 상기 삼각대(100)는 비행 목표물 추적을 위해서 시야가 양호한 장소가 결정되면, 알맞은 높이로 조정 및 수평계를 이용하여 수평이 유지되도록 설치한다.
상기 삼각대(100)의 설치가 완료되면, 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 설치위치에 대한 좌표(위도, 경도, 고도)를 측정하고, 측정된 값을 상기 원격제어부(800)에 입력한다.
경량의 상기 추적 마운트(200)는 상기 삼각대(100) 상단 중앙 홈에 설치되고, 상기 망원렌즈 & 카메라(300)가 설치될 수 있도록하는 추적 마운트 프레임(210)을 포함하는데, 상기 추적 마운트 프레임(210)은 진동 및 외부충격 방지하고, 이동이 용이하도록 가볍고 견고하게 구성된다.
상기 망원렌즈 & 카메라(300)는 상기 추적 마운트 프레임(210) 내부의 설치지지대(211) 내부에 나란히 설치 되어, 탄도 비행궤적, 유도미사일 비행추적 및 발사초기 우주발사체의 비행을 추적하면서 HD급 이상의 영상을 촬영한다.
상기 제어장치(400)는 상기 추적 마운트(200)와 제어 케이블로 연결되어 상기 추적 마운트(200) 및 망원렌즈 & 카메라(300)를 제어하고, 또한 동축 케이블로 연결되어 상기 망원렌즈 & 카메라(300) 촬영한 영상신호를 수신하기도 한다.
또한, 상기 제어장치(400)는 상기 GPS 안테나(A)와 동축케이블로 연결되어, 상기 영상신호의 영상 프레임에 IRIG-B 시각을 표시하기 위한 시각을 수신하기 위한 GPS 수신기를 포함한다.
즉, 상기 제어장치(400)는 내장된 GPS 수신기가 상기 GPS 안테나(A)로부터 시각을 수신하여 영상 신호동기부 및 영상 문자 표시부에서 각 프레임에 시각을 동기화하여 영상을 표시한다.
한편, 상기 추적 마운트(200)로 연결되는 상기 제어 케이블, 상기 동축 케이블, 및 전원 케이블은 상기 추적 마운트(200) 회전 시, 케이블의 꼬임 방지를 위해 상기 추적 마운트(200) 중앙에 슬립링(220)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제어장치(400)와 광 케이블로 연결된 상기 변환부(500)는 상기 제어장치(400)로부터 상기 망원렌즈 & 카메라(300) 촬영한 영상신호를 전달받아 저장을 위한 HD급 이상의 저장용 영상신호와 디스플레이를 위한 HD급 이상의 디스플레이용 영상신호로 변환한다.
무엇보다 상기 변환부(500)는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 전원이 켜지면, 추적 목표물의 위치데이터 및 영상데이터의 전송상태를 데이터 신호 표시모듈을 통해 확인한다.
상기 변환부(500)는 도면에 도시된 바와 같이 외부에 별도로 존재할 수도 있지만, 컴팩트하게 제품화하기 위해 상기 제어장치(400) 내부에 내장되는 것이 바람직하다.
상기 영상 저장부(600)와 상기 디스플레이부(700)는 각각 상기 변환부(500)에서 변환된 상기 저장용 영상신호를 저장하고, 상기 표시용 영상신호를 디스플레이 한다.
특히, 상기 영상 저장부(600)는 상기 원격 제어 제어부(800)의 영상기록 명령 프로그램이 실행됨에 따라 실시간 영상을 저장한다.
한편, 상기 원격 제어부(800)는 원격으로 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템을 제어하기 위해 상기 변환부(500)와 랜 케이블 또는 광 케이블로 연결된다.
특히, 상기 원격 제어부(800)는 교정 프로그램을 실행하여 임의의 교정 목표물을 지향하고 있는 상태에서 상기 추적 마운트(200)의 위치 원점조정, 및 상기 망원렌즈 & 카메라(300)의 최초 광축을 교정한다.
또한, 상기 원격 제어부(800)는 임의의 지정된 목표물에 대해서 영상 자동 추적 프로그램을 이용하여 추적을 실행함으로써, 목표물 자동추적을 위한 영상 자동추적 장치의 동작여부를 확인한다.
그리고, 상기 전원부(900)는 릴 형태의 전원부로, 상기 추적 마운트(200)와 전원 케이블로 연결되어, 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템에 필요한 전원을 공급한다.
또한, 무선 방식으로 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터를 전송할 경우, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 사용할 수 있는 송수신 안테나를 사용한다.
참고로, 도 3은 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 통해 통제센터로 데이터를 전송하는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템을 도시한 도면이고, 도 4는 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 통해 통제센터로 데이터를 전송하는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템 신호 흐름도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템의 신호 흐름도이다.
즉, 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템은 상기 제어장치(400)와 동축케이블로 연결되거나 또는 제어장치(400)에 내장된 송수신 안테나(410)를 포함하여, 상공의 통신위성(S)을 이용한 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 사용하여 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터를 원거리의 통제센터에 무선 방식으로 전송한다.
이때, 상기 제어장치(400)의 저부에 상기 송수신 안테나(410)을 통해 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터를 전송하기 위한 송신부(420)를 포함하는 것이 바람직하다.
그리면, 상기 통제센터의 송수신 안테나(10)를 통해 수신부(20)가 상기 송신부(420)에서 송신하는 목표물 실시간 위치추적 데이터 및 추적 영상 데이터를 수신하고, 수신된 데이터는 상기 통제센터의 영상 메모리부(30)에 전송되어 저장되고, 동시에 모니터(40)에 전송되어 표시된다.
이때 상기 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터의 상기 통제센터로의 전송은 상기 원격 제어부(800) 데이터 전송명령 프로그램의 실행에 따라 상기 송신부(420)에서 상기 수신부(20)로 송신된다.
또한, 이때, 상기 통제센터의 상기 메모리부(30)와 모니터(40)에 전달되어 저장되거나 표시되는 영상도 본 발명에 따른 휴대용 전자광학 추적 시스템에서와 같이, HD급 이상인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 삼각대
110 : 앙카볼트
120 : 고무패드
200 : 추적 마운트
210 : 추적 마운트 프레임
211 : 설치 지지대
220 : 슬립링
300 : 망원렌즈 & 카메라
400 : 제어장치
500 : 변환부
600 : 영상 저장부
700 : 디스플레이부
800 : 원격제어부
900 : 전원부
A : GPS안테나

Claims (10)

  1. 카본 그라파이트(carbon graphite)로 구성되어, 하부 말단부위가 앙카볼트(110)로 지면에 고정된 삼각대(100);
    상기 삼각대(100) 상단 중앙 홈에 설치되어 회전하는 추적 마운트(200);
    상기 추적 마운트(200) 상에 설치되어 비행체의 영상을 추적하며 촬영하는 망원렌즈 & 카메라(300);
    상기 추적 마운트(200)와 연결되어 상기 망원렌즈 & 카메라(300)를 제어하고, 상기 망원렌즈 & 카메라(300)가 촬영한 영상신호를 수신하는 제어장치(400);
    상기 제어장치(400)가 수신한 영상신호를 저장용 영상신호와 디스플레이용 영상신호로 변환하는 변환부(500);
    상기 저장용 영상신호를 저장하는 영상 저장부(600);
    상기 디스플레이용 영상신호를 디스플레이하는 디스플레이부(700);
    각종 프로그램을 제공하여 원격으로 상기 제어장치(400)를 제어하는 원격 제어부(800);
    상기 추적 마운트(200)에 연결되어 전원을 공급하는 전원부(900); 및
    상기 제어장치(400)와 동축케이블로 연결되거나 상기 제어장치(400)에 내장되고, 위성 통신망 또는 마이크로 웨이브 망을 사용하여 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터를 통제센터로 전송하는 송수신 안테나(410)를 포함하되,
    상기 원격 제어부(800)는 교정 프로그램을 실행하여 교정 목표물을 지향하고 있는 상태에서 상기 추적 마운트(200)의 위치 원점조정 및 상기 망원렌즈 & 카메라(300)의 최초 광축을 교정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 삼각대(100)의 말단부위와 지면사이에 진동방지를 위한 고무패드(120)가 개재되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 추적 마운트(200)의 회전시, 상기 추적 마운트(200)와 상기 제어장치(400) 및 상기 전원부(900)를 연결하는 케이블의 꼬임 방지를 위해 상기 추적 마운트(200) 중앙에 슬립링(220)이 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 추적 영상 데이터 및 목표물 실시간 위치추적 데이터의 상기 통제센터로의 전송은 상기 원격 제어부(800) 데이터 전송명령 프로그램의 실행에 따라 상기 제어장치(400)의 송신부(420)에서 상기 통제센터의 수신부(20)로 송신하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 저장부(600)는 상기 원격 제어 제어부(800)의 영상기록 명령 프로그램이 실행됨에 따라 실시간 영상을 저장하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치(400)는
    GPS 안테나(A)와 동축케이블로 연결되어, 상기 영상신호의 영상 프레임에 IRIG-B 시각을 표시하기 위한 시각을 수신하기 위한 GPS 수신기를 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어장치(400)는
    상기 GPS 수신기가 상기 GPS 안테나(A)로부터 시각을 수신하여 영상 신호동기부 및 영상 문자 표시부에서 각 프레임에 시각을 동기화하여 영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 영상신호는
    HD급 이상인 것을 특징으로 하는 휴대용 전자광학 추적 시스템.








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